試析蓋爾曼—博學(xué)多才特立獨行的物理學(xué)家

　　論文關(guān)鍵詞：蓋爾曼　奇異量子數　八重法　夸竟模型

　　論文摘要：本文就蓋爾曼的成長(cháng)歷程、生平業(yè)績(jì)、非凡的直覺(jué)以及獨特的科研風(fēng)格作一簡(jiǎn)要介紹.旨在紀念“夸克模型”創(chuàng )立40周年，籍以弘揚蓋爾曼精湛的科學(xué)方法和偉大的科學(xué)精神.

　　默里·蓋爾曼(Murray Gell-Mann, 1929-)因對基本粒子的分類(lèi)及其相互作用方面的卓越貢獻，特別是他提出的“夸克”粒子模型，開(kāi)辟了人類(lèi)對物質(zhì)結構認識的新紀元，從而使他榮膺了1969年度諾貝爾物理學(xué)獎，成為粒子物理學(xué)界一名當之無(wú)愧的頂尖人物.甚至有人譽(yù)他為愛(ài)因斯坦的繼承人之一現就他的成長(cháng)歷程、探索足跡與顯赫的成果，以及他敏銳的直覺(jué)、與眾不同的科研風(fēng)格作一簡(jiǎn)要的論述.

　　1出身于書(shū)香門(mén)第的科學(xué)大師

1929年9月15日，蓋爾曼出生于紐約的一個(gè)教授家庭.在父親和哥哥的培養和影響下，蓋爾曼的興趣非常廣泛.除了終生酷愛(ài)語(yǔ)言學(xué)、自然歷史和數學(xué)外，他還愛(ài)好音樂(lè )和娛樂(lè )，喜歡滑雪，登山旅行;對待生活他敢于冒險和挑戰;特別值得一提的是他還是一個(gè)癡迷的鳥(niǎo)類(lèi)觀(guān)察者，曾漫游大半個(gè)世界去尋找研究觀(guān)察了數百種鳥(niǎo)類(lèi).

蓋爾曼從小就顯示出超人的智慧，常被人們稱(chēng)為奇才.在他只有8歲時(shí)，就獲得過(guò)一筆獎學(xué)金，以?xún)?yōu)異的成績(jì)從一家地方公立學(xué)校升人紐約的一所高級學(xué)校.蓋爾曼19歲就畢業(yè)于耶魯大學(xué)，1951年在麻省理工學(xué)院獲哲學(xué)博士學(xué)位，并成為普林斯頓大學(xué)高級研究院的科研人員.1953年到芝加哥大學(xué)任講師，加人了以費米(EnricoFermi )為核心的研究集體之中.1955年他受聘于加州理工學(xué)院，任理論物理學(xué)副教授，一年后晉升正教授.因此，蓋爾曼是位很早就顯露頭角的科學(xué)家.

　　2新的量子數—奇異數的引入

對奇異量子數的研究是蓋爾曼的主要貢獻之一在20世紀40年代末50年代初，研究人員在宇宙線(xiàn)和大型加速器實(shí)驗中發(fā)現了一批具有新奇特性而當時(shí)又無(wú)法解釋的粒子.為了揭示這些粒子的奇特性一一產(chǎn)生快(10- 2` s)、衰變慢(10)，并總是協(xié)同產(chǎn)生，非協(xié)同衰變.蓋爾曼和日本的西島和彥分別于1953年和1955年各自獨立地提出了奇異量子數的概念，并創(chuàng )立了解釋上述粒子奇異性的蓋爾曼一西島法則.奇異數方案指出，不同的粒子具有不同的奇異數S.指定K介子S=l;n,超子的s=一1;u超子的s=一2 ; SZ超子的S=一3，反粒子與相應粒子的奇異數符號相反，光子、n介子和核子的S=0，輕子沒(méi)有奇異數.蓋爾曼指出，在強相互作用中，奇異數是守恒的.即凡是能夠實(shí)現的強作用過(guò)程，反應前后奇異數的代數和是不變的.這就解釋了為什么奇異粒子的衰變不能由強作用引起以及非奇異粒子的碰撞中奇異粒子為什么會(huì )成對產(chǎn)生.蓋爾曼還證明了在電磁相互作用中奇異數也是守恒的，而在弱相互作用中奇異數不守恒.

奇異數方案的提出，標志著(zhù)粒子物理學(xué)發(fā)展的一個(gè)新階段.它為介子、核子和超子的分類(lèi)提供了一個(gè)重要的規則.它不僅成功地解釋了奇異粒子的行為，而且預言了一些后來(lái)陸續為實(shí)驗所證實(shí)的新的奇異粒子(如彭超子)的存在.奇異數守恒定律已成為粒子物理學(xué)中的一個(gè)基本定律.

　　3優(yōu)美簡(jiǎn)潔的八重法理論的創(chuàng )立

　　1961年在奇異數守恒定律的基礎上，蓋爾曼又提出了SU

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